أخيرًا ، استخدام عملي للاندماج النووي

[ad_1]

هناك بضع مئات من هذه المفاعلات ، المعروفة باسم توكاماك ، في منشآت الأبحاث التي تمولها الدولة حول العالم ، بما في ذلك الحلقة الأوروبية المشتركة في المملكة المتحدة ، و ITER ، المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ، وهو تعاون يضم 35 دولة في جنوب فرنسا. على مدى عقود ، استخدمها الباحثون لمواجهة تحديات الاندماج النووي ، وهي تقنية ثورية محتملة يمكن أن توفر طاقة غير محدودة بشكل أساسي. داخل توكاماك ، تُستخدم مغناطيسات قوية لحمل البلازما الدوارة عند ضغط عالٍ ، مما يمكنها من الوصول إلى عشرات الملايين من الدرجات المطلوبة للذرات لتندمج معًا وتطلق الطاقة. يجادل المتشائمون بأن الاندماج النووي محكوم عليه بالبقاء إلى الأبد مصدر الطاقة في المستقبل – في الوقت الحالي ، لا تزال تجارب الاندماج تستهلك كهرباء أكثر مما تولده.

لكن Kostadinova ومعاونها ديميتري أورلوف كانوا مهتمين أكثر بالبلازما داخل هذه المفاعلات ، والتي أدركوا أنها يمكن أن تكون البيئة المثالية لمحاكاة دخول مركبة فضائية إلى الغلاف الجوي لعملاق غازي. يعمل أورلوف في مفاعل الاندماج DIII-D ، وهو توكاماك تجريبي في منشأة تابعة لوزارة الطاقة الأمريكية في سان دييغو ، لكن خلفيته في هندسة الطيران.

استخدموا معًا مرافق DIII-D لإجراء سلسلة من التجارب على الاستئصال. باستخدام منفذ في الجزء السفلي من التوكاماك ، أدخلوا سلسلة من قضبان الكربون في تدفق البلازما ، واستخدموا كاميرات عالية السرعة والأشعة تحت الحمراء ومقاييس الطيف لتتبع كيف تفككوا. كما أطلق أورلوف وكوستادينوفا النار بشكل ضئيل كريات الكربون في المفاعل بسرعة عالية ، محاكياً على نطاق صغير ما كان سيواجهه الدرع الحراري على مسبار غاليليو في الغلاف الجوي لكوكب المشتري.

كانت الظروف داخل التوكاماك متشابهة بشكل ملحوظ من حيث درجة حرارة البلازما ، وسرعة تدفقها فوق المادة ، وحتى تكوينها: يتكون الغلاف الجوي لجوفيان في الغالب من الهيدروجين والهيليوم ، ويستخدم DIII-D توكاماك الديوتيريوم ، وهو نظير الهيدروجين. يقول أورلوف: “بدلاً من إطلاق شيء ما بسرعة عالية جدًا ، فإننا بدلاً من ذلك نضع جسمًا ثابتًا في تدفق سريع جدًا”.

ساعدت التجارب ، التي قدمت في اجتماع للجمعية الفيزيائية الأمريكية في بيتسبرغ هذا الشهر ، في التحقق من صحة نماذج الاجتثاث التي طورها علماء ناسا باستخدام البيانات المرسلة من مسبار جاليليو. لكنها تعمل أيضًا كدليل على مفهوم لنوع جديد من الاختبارات. يقول أورلوف: “نحن نفتح هذا المجال الجديد من البحث”. “لم يفعلها أحد من قبل.”

إنه شيء تمس الحاجة إليه في الصناعة. يقول ياني البرغوثي ، مؤسس شركة “كان هناك تأخر في إجراءات الاختبار الجديدة” شركة Cosmic Shielding، وهي شركة ناشئة لبناء دروع إشعاعية للمركبات الفضائية. “يسمح لك بالنمذجة الأولية بشكل أسرع بكثير وبتكلفة أقل – هناك حلقة من ردود الفعل.”

يبقى أن نرى ما إذا كانت مفاعلات الاندماج النووي ستكون ساحة اختبار عملية – فهي أجهزة حساسة للغاية تم تصميمها لغرض آخر تمامًا. تم منح أورلوف وكوستادينوف وقتًا في DIII-D كجزء من جهد خاص لاستخدام المفاعل لتوسيع المعرفة العلمية ، باستخدام منفذ مدمج في توكاماك لغرض اختبار المواد الجديدة بأمان. لكنها عملية مكلفة. كلف يومهم على الآلة نصف مليون دولار. نتيجة لذلك ، من المرجح أن يتم إجراء هذا النوع من التجارب بشكل مقتصد في المستقبل ، عندما تسنح الفرصة ، لتعديل عمليات المحاكاة الحاسوبية وتحسينها.

.

[ad_2]